[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Percobaan

6. Download 

 Pendeteksi Ketinggian Air Menggunakan Transistor 

( Berdasarkan Gambar 7.1 Gelombang air laut )

1. Tujuan

 - Mampu memahami tentang penggunaan transistor sebagai pendeteksi 

    ketinggian air

 - Mampu mengenali berbagai komponen yang ada pada pendeteksi 

    ketinggian air yang disimulasikan menggunakan proteus

 - Mampu menggunakan proteus dan pengaplikasiannya untuk mendeteksi 

    ketinggian air seperti pendeteksi ketinggian air

 - Mampu merancang rangkaian simulasi pendeteksi ketinggian air tersebut 

    dan mensimulasikannya pada proteus

2. Alat dan Bahan

•  Button 

Fungsi : Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan 

              sistem kerja unlock (tidak mengunci)

Spesifikasi :  BTN1, BTN2, BTN3, BTN4

 

 

•   Resistor
  

 Fungsi : Sebagai penghambat arus listrik

 Spesifikasi : R1 100R, R2 100R, R3 100R, R4 100R, R5 100R, R6 100R, R7 

                      100R, R8 100R

     

 

• BC548C

 Fungsi :  Sebagai penguat amplifier, menahan sebagian arus yang mengalir, 

 

                dan menguatkan arus dalam rangkaian 

 Spesifikasi : Q1 BC548C, Q2 BC58C, Q3 BC548C, Q4 BC548C

 

          

     

•  Battery

 Fungsi : Sebagai sumber arus listrik dengan menyimpan energi potensial 

               listrik

 Spesifikasi : Battery 1 220V

 

• LED-BIGY

 Fungsi : Untuk melihat adanya arus listrik yang mengalir

 Spesifikasi :  D1 LED-BIGY, D2 LED-BIGY, D3 LED-BIGY, D4 LED-BIGY

 

 

•  Buzzer

 Fungsi : Untuk mengubah sinyal listrik menjadi suara getaran

 Speseifikasi : BUZ1

 

•  Relay

Fungsi : Untuk melindungi komponen lainnya dari kelebihan tegangan, 

         memperkecil terjadinya penurunan tegangan, dan mengendalikan sirkuit 

         tegangan tinggi dengan bantuan dari signal tegangan rendah

Spesifikasi : RL1 12V

 

 

•  Alternator

 Fungsi : Sebagai pembangkit listrik, pemutar, dan penyearah arus listrik

 

 

•  Lamp

 Fungsi : Sebagai pencahayaan pada  arus listrik yang mengalir 

 Spesifikasi : L1 220V

3. Dasar Teori

 Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari dari bahan semi konduktor jenis N dan jenis P. Transistor  memiliki 3 kaki yaitu: basis (B), kolektor (C) dan emitor (E). Berdasarkan susunan semikonduktor yang membentuknya, transistor dibedakan menjadi dua tipe, yaitu transistor jenis PNP dan transistor jenis NPN. Untuk membadakan transistor PNP dan NPN dapat dari arah panah pada kaki emitornya. Pada transistor PNP anak panah mengarah ke dalam dan pada transistor NPN arah panahnya mengarah ke luar.

Simbol Transistor :

 

 

Bentuk Fisik Transistor :

 

Bentuk Fisik Transistor

Fungsi Transistor :

1. Penguat Tegangan
2. Penguat Arus
3. Penguat Daya
4. Saklar
5. Sensor Suhu
6. Regulator tegangan
7. Osilator / Pembangkit sinyal
8. Modulator Sinyal

Mengenal tipe transistor buatan jepang:

1. Tipe 2SA… dan 2SC… biasanya digunakan pada frekuensi tinggi
   Contoh : 2SA564 dan 2SC838
2. Tipe 2SB… dan 2SD… biasanya digunakan pada frekuensi rendah
   Contoh : 2SB507 dan 2SD313

Hal-hal penting mengenai transistor :

1. Transistor yang mempunya fisik lebih besar biasanya mampu bekerja pada daya yang lebih besar
2. Pada tipe-tipe transistor dikenal adanya persamaan karakteristik, jadi jika sulit mendapatkan sebuah transistor cobalah mencari persamaannya
3. Urutan kaki transistor antara tipe satu dengan yang lain  tidak selalu sema.
4. Untuk pemakaian dengan daya yang tinggi sebaiknya tambahkan pendingin pada bodi transistor.
5. Panas yang berlebih pada transistor dapat berakibat kerusakan transistor.
6. Pada transistor dikenal istilah HFE, yaitumenunjukkan besarnya penguatan arus dari transistor tersebut
7. Tegangan antara basis (B) dan emitor (E) besarnya selalu tetap, yaitu berkisar antara 0.6Volt untuk jenis transistor dari bahan silikon.
8. Untuk bisa bekerja, sebuah transistor memerlukan bias sekitar 0.6Volt untuk jenis silikon. Pada transistor PNP basis harus lebih negatif 0.6Volt dan pada transistor NPN basis harus lebih positif 0.6Volt.

Woollard (1993: 70) menyatakan bahwa transistor merupakan alat dengan tiga terminal seperti yang diperlihatkan oleh simbol sirkit pada gambar 1. Setelah bahan semikonduktor dasar diolah, terbentuklah bahan semikonduktor jenis P dan N. Walaupun proses pembuatannya banyak, pada dasarnya transistor merupakan tiga lapis gabungan kedua jenis bahan tadi, yaitu NPN atau PNP.

Simbol sirkit kedua jenis transistor itu hampir sama. Perbedaannya terletak pada arah tanda panah di ujung emitter, seperti yang telah diketahui, arah tanda panah ini menunjukkan arah aliran arus konversional yang berlawanan arah dalam kedua jenis tadi tetapi selalu dari jenis P ke jenis N dalam sirkit emitter dasar.

Gambar 1 Bentuk nyata transistor

(Sumber ; http://www.electric-labs.com/)

Transistor NPN

Menurut Woollard (1993: 70) Kolektor dan emitter merupakan bahan N dan lapisan diantara mereka merupakan jenis P. Pada mulanya diperkirakan bahwa transistor seharusnya bekerja dalam salah satu arah, ialah dengan saling menghubungkan ujung-ujung kolektor dan emitter karena mereka terbuat dari jenis bahan yang sama. Namun, hal ini tidaklah mungkin karena mereka tidak berukuran sama. Kolektor berukuran lebih besar dan kebanyakan dihubungan secara langsung ke kotaknya untuk penyerapan panas. Ketika transistor digunakan hampir semua panas yang terbentuk berada pada sambungan basis kolektor yang harus mampu menghilangkan panas ini. Sambungan basis emitter hanya mampu menahan tegangan yang rendah.

Operasi dalam arah balik dapat dijalankan tetapi tidak efisien, sehingga tidak sesuai dengan metode hubungan praktis karena sangat sering merusakkan alat. Pada umumnya transistor dianggap sebagai suatu alat yang beroperasi karena adanya arus. Kalau arus mengalir ke dalam basis dan melewati sambungan basis emitter suatu suplai positif pada kolektor akan menyebabkan arus mengalir diantara kolektor dan emitter. Dua hal yang harus diperhatikan pada arus kolektor adalah :

1. Untuk arus basis nol, arus kolektor turun sampai tingkat arus kebocoran yaitu kurang dari 1 mF dalam kondisi normal (untuk transistor silikon).

2. Untuk arus basis tertentu, arus kolektor yang mengalir akan jauh lebih besar daripada arus basis itu. Arus yang dicapai ini disebut h_FE, dengan  

dimana, iC = perubahan arus kolektor

iB = perubahan arus basis

h_FE = arus yang dicapai

Transistor PNP

Transistor PNP beroperasi dengan cara yang sama dengan piranti NPN. Gambar dibawah ini akan memperlihatkan suatu transistor PNP yang dibias untuk beroperasi dalam mode aktif. Disini tegangan V_EB menyebabkan emitter tipe P potensialnya lebih tinggi dari basis tipe –N, sehingga persambungan basis emitter menjadi bias maju. Persambungan kolektor basis dibias balik oleh tegangan V_BC yang menjaga basis tipe-N berpotensial lebih tinggi dibandingkan kolektor tipe-P. Tidak seperti transistor NPN, arus dalam piranti PNP terutama disebabkan oleh lubang yang diinjeksikan dari emitter ke dalam basis sebagai tegangan bias maju V_EB. Karena komponen arus emitter yang disebabkan elektron yang diinjeksikan dari basis ke emitter dijaga agar kecil dengan menggunakan basis doping ringan, sebagian besar arus emitter disebabkan oleh lubang. Elektron yang diinjeksi dari basis ke emitter menghasilkan komponen dominan arus basis i_B1. Demikian juga lubang yang diinjeksi ke dalam basis akan berkombinasi dengan pembawa mayoritas dalam basis (elektron) dan hilang. Hilangnya elektron basis harus diganti dari rangkaian luar yang menimbulkan komponen kedua arus basis i_B2. lubang-lubang yang berhasil mencapai batas daerah pengosongan persambungan basis kolektor akan tarik oleh tegangan negatif pada kolektor. Jadi lubang-lubang ini akan disapu melintasi daerah pengosongan ke dalam kolektor dan timbul sebagai arus kolektor.

 Karakteristik Operasi Transistor

Karakteristik operasi tiap transistor yang menyatakan spesifikasinya tidak boleh dilampaui. Lembaran data memberikan nilai-nilai penting, beberapa diantaranya diberikan dibawah ini dan diperlihatkan pada gambar 2.

V_CBO = tegangan basis kolektor maksimum (kolektor +ve)

V_CEO = tegangan emitter kolektor maksimum (kolektor + ve)

V_EBO = tegangan basis emitter maksimum (emitter + ve)

P_tot = total daya yangdiperlukan oleh transistor.

Transistor Sebagai Saklar

Menurut Barry Woollard (1993: 73) mengatakan bahwa jika arus basis I_B nol, arus kolektor I_C akan menjadi arus kebocoran yang rendah dan tegangan yang melalui resistor muatan R_L akan sia-sia. Oleh karena itu:

V_CE ≈ V_CC tegangan suplai

Kalau jumlah nominal I_B kecil, I_C akan sama dengan h_FE I_B dan tegangan yang melalui R_L, akan menjadi:

V_R = I_CR_L

dan V_CE = V_CC - I_CR_L

Naiknya I_B akan menyebabkan I_C naik terus hingga mencapai titik I_CR_L ≈ V_CC, yaitu ketika I_C tidak dapat naik lagi, meski I_B tetap naik.

Pada titik ini transistor dikatakan mendapat aliran secara keras, sampai ke dasar atau sarat, dan tegangan V_CE disebut V_{CE sarat} tegangan output yang sarat. Biasanya tegangan ini sebesar 0,2 Volt untuk transistor silicon serta dapat sekecil beberapa puluh milivolt, tetapi tidak lebih dari 0,3 Volt.

 

Contoh: Diketahui sebuah transistor mengatur beban 0,5A dengan suplai d.c. 12V

1. Ketika transistor itu OFF (mati) :

Anggaplah I_C = 1µA yaitu hanya sebesar arus kebocoran.

V_CE ≈ V_CC = 12V.

Oleh karena itu, pemakaian daya oleh transistor,

P = V_CE x I_C

= 12 x 1
= 12µW.

2. Ketika transistor itu ON (hidup) :

I_C = 0,5 A.

V_CE = V_{CC sarat}

≈ 0,2 V.

Oleh karena itu, pemakaian daya oleh transistor,

P = V_CE x I_C

= 0,2  x 0,5 
= 0,1W

3. Ketika transistor itu baru bekerja setengah jalan:

I_C = 0,25 A.

V_CE = 6 V.

Oleh karena itu, pemakaian daya oleh transistor,

P = V_CE x I_C

= 6 x 0,25 
= 1,5 W.

Kalau daerah pemakian daya ditengah dapat dilalui dalam waktu singkat, transistor itu akan bekerja baik dengan daya ON dan OFF. ekstrem yang rendah, dan segalanya akan berjalan lancar. Akan tetapi arus beban tidak boleh melebihi I_C (max).

Menurut Owen Bishop (2004: 72) mengatakan bahwa rangkaian saklar transistor memanfaatkan fitur terpenting dari sebuah transistor BJT-gain. Terdapat lebih dari satu definisi untuk gain yang akan merujuk untuk gain arus sinyak kecil (Small Signal Current Gain). Gain tidak memiliki satuan. Gain hanyalah sebuah bilangan, karena besaran ini merupakan hasil dari pembagian arus dengan arus. Gain sebuah transistor BJT

yang tipikal adalah 100. Rangkaian dibawah ini digunakan untuk memperlihatkan dan menjelaskan secara sederhana konsep gain transistor.

dimana : I_C = arus kolektor

I_B = arus basis

R_B = hambatan basis

R_C = hambatan kolektor

V_CC = tegangan input

Denyut sulut (Tringger Pulse) perlu setinggi :

V_{B =} I_B R_B + 0,6 V

Selama ada denyut masukan, pada dioda B-E terukur ada tegangan terbalik.

 

4. Prinsip Kerja

 

 Cara kerja rangkaian pendeteksi ketinggian air menggunakan transistor. Pertama, arus akan 

 akan dialirkan dari baterai yang berfungsi sebagai supply dan memiliki tegangan sebesar

 

 220V.Setelah itu, arus akan dialirkan ke Button yang berfungsi sebagai pengatur arus listrik

 

 yang masuk atau tidak dan terdiri atas 4 buah. Kemudian arus akan dialirkan menuju

 

 Resistor yang dimana saat arus melewatinya akan mengalami pengurangan arus dan terdiri 

 

 atas 8 buah. Selanjutnya, arus akan menuju ke komponen BC548C yang berfungsi sebagai 

 

 transistornya. 

 

Setelah itu, arus akan mengalir ke Buzzer yang dimana  ia akan mengubah sinyal listrik

 

menjadi getaran. Kemudian, arus akan mengalir ke Relay yang berfungsi sebagai pengatur 

kemampuan alat listrik yang lain untuk menerima arus. Terakhir, arus akan mengalir 

 

menuju ke LED untuk memberikan tanda sebagai penanda arus yang mengalir dan disaat 

 

itu Lamp dan Alternator menjadi bergerak. Tetapi, saat keempat LED nya hidup, maka 

 

Relay akan memutuskan arus yang mengalir dan Lamp pun menjadi mati. Hal ini 

 

disebabkan  karena arus yang diterima oleh Relay melebihi batas.

5. Percobaan

 

 - Foto Rangkaian Simulasi

 

 

 - Video Simulasi Rangkaian

 

 

 

 

6. Download 

 

Download HTML 

 

 

Download Foto Komponen Rangkaian Simulasi

 

Download Foto Rangkaian Simulasi

Download Video Simulasi Rangkaian

Download Datasheet

Download Library Sensor